IEEE 802.11acの次は?

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IEEE802.11のタスクグループ

IEEE 802.11は、LANの標準化組織IEEE 802委員会の中の無線LANに関する標準化部会(WG:Working Group)であり、無線LANのベースライン規格名です。このWGの下には拡張規格の策定を行うタスクグループ(TG:Task Group)があり、タスクグループの名称がそのまま規格名となっています。従って、IEEE 802.11acというと、IEEE 802委員会の「WG(ワーキンググループ)11」にある「TG(タスクグループ)ac」が策定した規格ということになります。

拡張規格の名称にはアルファベット順に802.11a、802.11b・・・と付けられ、zの次はaaからazへと付けられています。但し、802.11abはありません。802.11a/bと紛らわしいためのようです。また、「L」「O」「Q」のアルファベットも数字の「1」や「0」と判別しにくいため使われていません。

こうした規格には、私たちがWi-Fiなどでよく目にする802.11a/b/g/n/acなどの伝送速度高速化の他にも、802.11e/aa/aeなどのトラフィック種別ごとの優先制御、802.11i/wなどのセキュリティ強化、802.11F/h/k/r/s/u/v/zなどの無線LANネットワーク機能の拡充、802.11d/j/yなどの各国周波数対応といった多数の規格があります。そして、現在は802.11bcまで来ているようです。

現在、TGaj、TGak、TGaq、TGax、TGay、TGaz、TGbaなどのタスクグループが活動しているようです。具体的な活動の内容は、TGajが802.11adの中国におけるミリ波帯無線LAN規則対応、TGakはIEEE 802系規格間に対するブリッジ機能の拡張、TGaqはネットワーク接続前におけるサービス検出機能の拡張、TGaxは、従来比4倍 以上のスループット(一定時間あたりのデータ処理能力)を達成するための高効率無線LAN拡張、TGayは、60 GHz帯を使用し,20 G bit/s以上のスループットを達成するための次世代ミリ波拡張、TGazは、FTM (Fine Timing Measurement)プロトコルを用いた高精度の次世代位置推定、TGbaは、Wake-UP Radio(ウェイクアップ無線)対応などとなっています。

IEEE 802.11axはいつ頃?

現在主流のIEEE 802.11acの後継規格と位置付けられている「IEEE 802.11ax」の策定を行っているのはTGaxです。Draft1.0が2016年11月に登場しており、TGaxの予定を見ると2018年5月にはDraft3.0とLetter Ballotとなっています。こうした状況から、11axの標準化完了は2019年12月頃だろうと言われています。

また、2018年の1月にIntelが「IEEE 802.11ax Draft 2.0」に対応するチップセットを2018年中にリリースすることを発表していますし、東芝は2018年2月にドラフト規格に対応したアクセスポイント向け1チップICを開発したと発表しています。また、Qualcommは、2018年の第2四半期にIEEE 802.11ax 対応したチップのサンプル出荷を予定しているとのことです。ルーターもASUSからRT-AX88Uという「IEEE 802.11ax」のドラフト版製品がリリースされており、2019年にはIEEE 802.11axの市場が立ち上がってくるだろうと予想されています。

IEEE 802.11axの特徴

IEEE 802.11axは、屋外環境での利用を想定し、多数のユーザーが存在する高密度の環境(駅や空港、スタジアムなど)でも、ユーザー当たりの平均スループットを少なくとも4倍に高めるということを目標としています。

「Project Authorization Request (PAR)(TGaxの設立趣意書)」には、「IEEE 802.11物理レイヤ(PHY)とIEEE 802.11 MAC(Medium Access Control)レイヤの標準化された変更を定義し、ステーションあたりの平均スループットの少なくとも4倍の向上となる少なくとも1つの動作モードをサポートし、電力効率の向上、後方互換性、対象周波数1GHz〜6GHz」としています。

IEEE 802.11axの主要な特徴としては、IEEE 802.11acが5GHzを対象としているのに対してIEEE 802.11axでは、2.4GHzと5GHzの両方をサポートし、IEEE 802.11a/b/g/n/acとの下位互換性を持ち、約9.6Gbpsの最大伝送速度での通信を可能としています。

また、変調方式が1024QAMまで使用できること、上りマルチユーザMIMO (Uplink Multi-User MIMO)が追加されたこと、OFDMシンボル長を4.0μsから13.6μsなど3種類に規定し、サブキャリア間隔が312.5kHzから78.125kHzに変更されたこと、「OFDMA」を使用することによって周波数の利用効率の向上を図っていることなどがあります。さらに「Spatial Reuse」という混み合った環境でのいわゆる隠れ端末問題・さらし端末問題によるスループットの劣化という問題を改善し、品質向上を図る新しい技術も使われています。ちなみにSpatialとは「空間の」という意味で、Spatial Reuseは、空間的な周波数資源の再利用という意味で付けられているようです。

IEEE 802.11axに関する制度化

ところで、IEEE 802.11axのこうした動きから、総務省の「情報通信審議会 情報通信技術分科会 陸上無線通信委員会5GHz帯無線LAN作業班」の資料を見ると、日本でも2019年5月頃を目標に「占有帯域幅の拡張」「送信バースト長の拡張」「5.6GHz帯ガードバンドの活用」といったことの制度化の検討が議論されているようです。

平成30年4月19日に行われた第9回の同作業班の会合では、ARIB (Association of Radio Industries and Business,:社団法人電波産業会)から、W56の拡張(=144chの利用)を含めた早期制度化の検討が提案されています。そして、11axの機能を活用するためには、現行の11acの向けの電波法規則を改定する必要があるとしています。

W56とは、5470~5725MHz帯を指しますが、11acに関する電波法の施行規則では、W56で利用可能な中心周波数は、5530MHz,5610MHz (80MHzシステム向け)、5570MHz (160MHzシステム向け)となっています。80MHzモードでの伝送は IEEE channelの116/120/124/128のチャンネルボンディングとなっています。そこで144chを開放することで、132/136/140/144のチャンネルボンディングを追加しようというわけです。しかし、使用周波数が5730MHzまでになり、各種レーダー、ロボット用画像伝送システム(5650~5755MHz)など、共用の影響について検討が必要となるシステムがあり、そうしたこともあって早期の制度化に向けた検討の開始が求められているようです。

144_001_R(情報通信審議会 情報通信技術分科会 陸上無線通信委員会5GHz帯無線LAN作業班(第9回)「次世代無線LAN802.11axの早期制度化に関する提案 2018.4.19 ARIB無線LANシステム開発部会www.soumu.go.jp/main_content/000547706.pdf より」

IEEE 802.11axの次は?

〇 IEEE 802.11ay

60GHz帯のミリ波を利用した無線LAN規格で、2015年から標準化が始まりました。IEEE 802.11adとの互換性の確保し、MAC層において20Gbpsの通信速度を目指しています。IEEE 802.11adはWi-Fi Allianceから「WiGig(Wireless Gigabit)」として策定されており、こちらの方が分かりやすいかもしれません。

チャネルボンディングやMIMO(Multiple-Input and Multiple-Output)伝送などの導入が議論されているようです。

実用化は2020年頃のようですが、スマートホームでの8KUHDワイヤレス転送,、VRヘッドセットやウェアラブル、ビデオオンデマンドシステム、バックホールネットワークなどへの適用が考えられているようです。

〇 IEEE 802.11az

2015年9月にTGazとして発足し、誤差数十cm以下の室内向け測位の実現を目標にしています。測位には、複数基地局からの到来時間を計測し距離を算出するFTM(fine timing measurement)や電波の到来角推定などを用いるそうです。

TGazのWebサイトを見ると、Draft1.0が2018年11月ごろで、2021年3月がFinalとなっています。ショッピングモール、スタジアム、ビル内などでの店舗やルート案内などでの活用が想定されているようです。

〇 IEEE 802.11ba

TGbaは2017年1月に発足しました。IEEE 802.11baはWake-up Radio(ウェイクアップ無線)への対応となっています。Wake‐UPは目を覚ますということですが、無線LANモジュールの代わりにWake-up受信機でキャリアセンスを行い、消費電力の大きい無線LANのインタフェースをそれこそ寝かせておくことで消費電力を抑えようというもののようです。

端末に省電力のWake-up受信機を搭載し、AP(アクセスポイント)からデータを送る前にWake-Up受信機に対して送信し、無線のインタフェースを起動させるというものです。IoTデバイスなどへの活用が想定されているようです。

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